Mg-Ni復(fù)合薄膜的制備及性能研究.pdf

1、通過(guò)濺射和蒸發(fā)等方法制備的Mg-Ni基合金薄膜,由于結(jié)構(gòu)可控,在儲(chǔ)氫方面性能優(yōu)越。PdAg復(fù)合的Mg-Ni合金薄膜在同位素分離領(lǐng)域更具有一定的應(yīng)用前景。本文主要研究?jī)?nèi)容為探索脈沖激光沉積法及磁控濺射法制備Mg-Ni-Pd復(fù)合薄膜、Mg-Ni多層薄膜的方法,并通過(guò)X射線衍射儀(XRD)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、紅外光譜(IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、表面和截面形貌進(jìn)行分析,研究其結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。
　　

2、 采用脈沖激光沉積法研究了不同制備工藝得到的薄膜,發(fā)現(xiàn)采用拼接靶材、循環(huán)沉積的方式可獲得表面不易氧化光滑平整的Mg-Ni-PdAg復(fù)合薄膜,且Mg、Ni、Pd、Ag含量分別為64.87％、25.79％、3.93％、5.41％。
　　 采用磁控濺射法研究了Mg-Ni-PdAg三明治結(jié)構(gòu)及納米多層復(fù)合薄膜的制備方法,發(fā)現(xiàn)薄膜主要物相均為Mg2Ni,但三明治結(jié)構(gòu)薄膜物相更純。根據(jù)氫擴(kuò)散原理,用電化學(xué)方法測(cè)試了薄膜的氫擴(kuò)散系數(shù),由于納米

3、多層結(jié)構(gòu)具有更多的界面,氫擴(kuò)散系數(shù)大于三明治結(jié)構(gòu)。其氫擴(kuò)散系數(shù)分別為:三明治結(jié)構(gòu)薄膜為2.71×10-16cm2/s,納米多層為1.26×10-14cm2/s。
　　 采用磁控濺射法交叉濺射Mg和Ni靶制備了Mg-Ni多層薄膜,討論了基底溫度對(duì)Mg-Ni多層薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌有顯著的影響。室溫下制備的薄膜為層狀結(jié)構(gòu),473 K溫度下薄膜層間相互擴(kuò)散,形成非晶與納米晶共存的復(fù)合結(jié)構(gòu)。473K-623 K溫度下制備的薄膜,Mg2Ni晶

4、面衍射強(qiáng)度隨溫度升高而增大,衍射峰寬度隨溫度升高而減小,結(jié)晶度隨溫度升高而增大。473 K基底溫度下制備的薄膜,在無(wú)Pd層催化下,氫化后轉(zhuǎn)化為棕色透明態(tài)。且在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透光調(diào)節(jié)率達(dá)到20％。
　　 調(diào)制周期也影響著薄膜的結(jié)構(gòu)和性能,交替濺射時(shí)間為5 s時(shí),Mg、Ni層完全互擴(kuò)散形成非晶Mg-Ni合金相,隨著調(diào)制周期增大,多層薄膜中Mg、Ni層間的合金化程度降低。復(fù)合薄膜及調(diào)制周期為52 nm的Mg-Ni薄膜在氫化態(tài)和脫氫態(tài)之間